光學探針干涉相位測量中相位誤差補償裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及納米光場的相位測量技術領域，尤其涉及一種光學探針干涉相位測量中相位誤差補償裝置。
【背景技術】
[0002]納米光場相位測量是近年來國際興起的研宄熱點。通過相位分布可以得到強度分布所得不到的更深層次的信息，對研宄光場的特性具有重要意義。
[0003]在現(xiàn)有的納米光場相位測量技術中，存在利用孔徑型近場光學探針進行光場相位測量的方法。該測量方法中只有一個測量干涉儀，沒有相位補償參考干涉儀，因此不具有相位誤差補償功能，且該方法的測量結果容易受外界環(huán)境擾動影響，不利于提高納米光場相位測量精度。
[0004]鑒于此，如何克服現(xiàn)有納米光場相位測量中的漂移和誤差以提高測量結果的精度成為當前需要解決的技術問題。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明提供一種光學探針干涉相位測量中相位誤差補償裝置，能夠對現(xiàn)有納米光場相位測量中的漂移和誤差進行實時補償，減小外界環(huán)境對測量結果的影響，提高測量結果的精度。
[0006]第一方面，本發(fā)明提供一種光學探針干涉相位測量中相位誤差補償裝置，包括:掃描近場光學顯微鏡模塊，外差干涉光路模塊，信號采集與同步解調模塊，上位機；
[0007]所述掃描近場光學顯微鏡模塊，包括:掃描臺、掃描頭、控制箱和固定于所述掃描頭上的近場光學孔徑探針；
[0008]所述掃描臺為壓電陶瓷三維掃描臺，用于承載待測樣品和掃描頭；
[0009]所述控制箱，用于控制所述掃描臺，接收相位解調模塊輸出的光場振幅和相位信息，將所述光場振幅和相位信息輸出到所述上位機；
[0010]所述外差干涉光路模塊，包括:光源，第一光分束器，第二光分束器、第三光分束器、第一聲光移頻器、第二聲光移頻器、第一光合束器、第二光合束器；
[0011]所述信號采集與同步解調模塊，包括:第一光電探測器、第二光電探測器、相位解調模塊、鎖相參考信號發(fā)生器；
[0012]所述光源經過所述第一光分束器得到測量光和補償參考光，所述測量光經過所述第一聲光移頻器后得到頻移后的測量光，所述補償參考光經過所述第二聲光移頻器后得到頻移后的補償參考光，所述頻移后的測量光和所述頻移后的補償參考光存在預設頻差，所述第二光分束器將所述頻移后的測量光分為第一測量光和第二測量光，所述第三光分束器將所述頻移后的補償參考光分為第一補償參考光和第二補償參考光，第一測量光對所述待測樣品進行照明，所述近場光學孔徑探針對所述待測樣品進行XYZ三維掃描，采集所述待測樣品表面的近場光信息并將所述近場光信息與第一補償參考光通過第一光合束器進行干涉合成一路光通過第一光電探測器輸入到所述相位解調模塊；第二補償參考光和第二測量光通過第二光合束器進行干涉合成一路光，通過第二光電探測器之后輸入輸入到所述相位解調模塊；所述鎖相參考信號發(fā)生器將所述第一聲光移頻器和所述第二聲光移頻器的頻差引起的拍頻信號作為解調的參考信號輸入到所述相位解調模塊；所述相位解調模塊采用差分輸入模式接收所述測量信號、所述差分信號和所述參考信號，解調得到當前位置對應點的光場振幅和相位信息，并將所述光場振幅和相位信息輸出到所述控制箱；
[0013]所述上位機，用于根據(jù)所述控制箱輸出的光場振幅和相位信息，生成同步的空間位置拓撲形貌圖以及對應的光場振幅，相位分布圖，實現(xiàn)空間任意高度截面的場分布測量和3D立體場分布測量。
[0014]可選地，所述裝置的光路為基于光纖的光路。
[0015]可選地，所述第一光分束器，第二光分束器、第三光分束器、第一光合束器和第二光合束器均為光纖親合器。
[0016]可選地，所述光纖為單模光纖。
[0017]可選地，所述光纖為保偏光纖。
[0018]可選地，所述裝置的光路為空間光光路。
[0019]可選地，所述第一光分束器為用于空間光路的分光棱鏡或半透半反鏡；
[0020]和/ 或，
[0021]所述第二光分束器為用于空間光路的分光棱鏡或半透半反鏡；
[0022]和/ 或，
[0023]所述第三光分束器為用于空間光路的分光棱鏡或半透半反鏡。
[0024]可選地，所述第一光電探測器為雪崩二極管或PIN管或光電倍增管；
[0025]和/ 或，
[0026]所述第二光電探測器為雪崩二極管或PIN 二極管或光電倍增管。
[0027]可選地，所述相位解調模塊為商用鎖相放大器，或基于鎖相放大器原理搭建的相位解調模塊。
[0028]由上述技術方案可知，本發(fā)明的光學探針干涉相位測量中相位誤差補償裝置，針對相位測量中的漂移和誤差，提出基于結構共光路的雙干涉儀光路，共模抑制信號處理，對相位漂移和誤差進行實時補償，不依賴后期的大量數(shù)據(jù)處理，可以無需對誤差來源有先驗的預判，可以同時補償多重因素引起的相位誤差，可以減小外界環(huán)境對測量結果的影響，提高測量結果的精度。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明一實施例提供的光學探針干涉相位測量中相位誤差補償裝置的結構示意圖；
[0030]附圖標記:
[0031]1、光源；2、第一光分束器；3、第二光分束器；4、第三光分束器；5、第一光合束器；
6、第二光合束器；7、第一聲光移頻器；8、第二聲光移頻器；9、近場光學孔徑探針；10、掃描臺；11、掃描頭；12、第一光電探測器；13、第二光電探測器；14、鎖相參考信號發(fā)生器；15、相位解調模塊；16、控制箱；17、上位機。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0033]圖1為本發(fā)明一實施例提供的光學探針干涉相位測量中相位誤差補償裝置的結構示意圖，如圖1所示，本實施例的光學探針干涉相位測量中相位誤差補償裝置，包括:掃描近場光學顯微鏡模塊，外差干涉光路模塊，信號采集與同步解調模塊，上位機17 ;
[0034]所述掃描近場光學顯微鏡模塊，包括:掃描臺10、掃描頭11、控制箱16和固定于所述掃描頭11上的近場光學孔徑探針9 ;
[0035]所述掃描臺10為壓電陶瓷三維掃描臺，用于承載待測樣品和掃描頭11 ;
[0036]所述控制箱16，用于控制所述掃描臺10，接收相位解調模塊15輸出的光場振幅和相位信息，將所述光場振幅和相位信息輸出到所述上位機17 ;
[0037]所述外差干涉光路模塊，包括:光源I，第一光分束器2，第二光分束器3、第三光分束器4、第一聲光移頻器7、第二聲光移頻器8、第一光合束器5、第二光合束器6 ；
[0038]所述信號采集與同步解調模塊，包括:第一光電探測器12、第二光電探測器13、相位解調模塊15、鎖相參考信號發(fā)生器14 ;
[0039]所述光源I經過所述第一光分束器2得到測量光和補償參考光，所述測量光經過所述第一聲光移頻器7后得到頻移后的測量光，所述補償參考光經過所述第二聲光移頻器8后得到頻移后的補償參考光，所述頻移后的測量光和所述頻移后的補償參考光存在預設頻差，所述第二光分束器3將所述頻移后的測量光分為第一測量光和第二測量光，所述第三光分束器4將所述頻移后的補償參考光分為第一補償參考光和第二補償參考光，第一測量光對所述待測樣品進行照明，所述近場光學孔徑探針9對所述待測樣品進行XYZ三維掃描，采集所述待測樣品表面的近場光信息并將所述近場光信息與第一補償參考光通過第一光合束器5進行干涉合成一路光通過第一光電探測器12輸入到所述相位解調模塊15 ;第二補償參考光和第二測量光通過第二光合束器6進行干涉合成一路光，通過第二光電探測器13之后輸入輸入到所述相位解調模塊15 ;所述鎖相參考信號發(fā)生器14將所述第一聲光移頻器7和所述第二聲光移頻器8的頻差引起的拍頻信號作為解調的參考信號輸入到所述相位解調模塊15 ;所述相位解調模塊15采用差分輸入模式接收所述測量信號、所述差分信號和所述參考信號，解調得到當前位置對應點的光場振幅和相位信息，并將所述光場振幅和相位信息輸出到所述控制箱16 ;
[0040]所述上位機17，用于根據(jù)所述控制箱16輸出的光場振幅和相位信息，生成同步的空間位置拓撲形貌圖以及對應的光場振幅，相位分布圖，實現(xiàn)空間任意高度截面的場分布測